CN107740022A - 一种热浸镀锌铝镁合金助镀剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种适用于热浸镀锌铝镁合金的助镀剂，由以下成分组分：氟铝酸钾2‑14g/L，氯化锌250‑500g/L，氟化铝0‑20g/L，氯化铈30‑70g/L，乙醇20‑55mL/L，柠檬酸5‑20g/L，其余为水。所述助镀剂的pH为4‑5.5。将助镀剂加热至70℃‑85℃，处理后的基体浸入30‑60s，取出烘干；在锌铝镁合金液中浸镀，即得表面镀锌铝镁合金的材料。本发明的助镀剂中不含氯化铵，在助镀过程中没有氨气产生，没有烟雾产生；镀层结合致密、形貌优良、结合强度高，能有效防止表面漏镀；可以在降低厚度的同时能够保证镀层的抗腐蚀性能；本发明的助镀剂不含表面活性剂，可以长时间放置，成本低，可重复使用。

Description

一种热浸镀锌铝镁合金助镀剂
技术领域
本发明涉及一种热浸镀锌铝镁合金的助镀剂，属于金属防腐技术领域。
背景技术
全世界每年由于腐蚀而报废的金属材料相当于金属年产量的1/3，而由于金属腐蚀造成的间接影响更加难以估量。热浸镀技术是金属防护领域常用技术，热浸镀涂层外表美观，与基体结合性好即可以阻挡腐蚀因子的渗透又可以起到牺牲阳极的电化学保护作用，是一种很好的金属防护技术。
传统金属基体镀锌防护层受到自然环境恶化和输电线路电磁环境的影响，腐蚀速率日趋加快，大大缩短了其使用周期，在重腐蚀环境中（如沿海地区、酸雨地区、工业污染区等），不得不进行整体更换，大大增加了维护成本。尤其是在强电场、雷击等电磁场环境中，电磁效应会加剧镀层的腐蚀。金属基体采用锌铝镁稀土防护镀层比纯锌防护镀层拥有更优异的耐蚀性能，成为目前研究热点。
在工业化生产过程中，铝、镁与金属基体钢基体反应要求高，不仅会影响到防护层的表面质量，而且会造成防护层粘附性下降导致漏镀。热浸镀工艺中助镀剂处理是其中的关键步骤。助镀剂可以既可以除掉除油除锈后金属表面的氧化层，又可以防止金属的进一步氧化，还能对金属表面起到活化的作用。对镀层质量起着决定性作用。能够提高镀层质量，防止漏镀的发生。
发明内容
为解决热浸镀锌铝镁存在的镀层表面不均匀易漏镀等问题，本发明提出了一种适用于热浸镀锌铝镁合金的新型无铵助镀剂。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种适用于热浸镀锌铝镁合金的助镀剂，由以下成分组分：氟铝酸钾2-14g/L，氯化锌250-500g/L，氟化铝0-20g/L，氯化铈30-70g/L，乙醇20-55mL/L，柠檬酸5-20g/L，其余为水。
上述助镀剂的pH优选为4-5.5，最优选为5.0。
一种利用上述助镀剂在基体表面镀锌铝镁合金的方法，包括以下步骤：
（1）将基体去污、除油；
（2）对步骤（1）处理后的基体表面进行除锈处理；
（3）将助镀剂加热至70℃-85℃，将步骤（2）处理后的基体浸入30-60s，取出烘干；
（4）将步骤（3）处理后的金属材料置于温度为400℃-490℃的锌铝镁合金液中3-5min，即得表面镀锌铝镁合金的材料。
步骤（1）中所述除油处理为于75℃-90℃下，用15%wt NaOH溶液清洗金属材料。
步骤（2）中所述的除锈处理为10wt%的盐酸中酸洗3-5min。
步骤（2）中所述的除锈等级为不低于Sa21/2级。
步骤（3）中的烘干温度为120℃，烘干时间为30-180s。
步骤（4）中的锌铝镁合金液中，含80-98.5％Zn，1-15％Al，0.5-5％Mg。
步骤（4）中的所得表面镀锌铝镁合金的材料的镀层厚度为80-125μm，优选为100-120μm。
氟铝酸钾可以溶解掉锌液表面的氧化铝，而且还可以在锌液表面形成保护层，覆盖在锌液表面，防止再次被氧化。氯化锌可以溶解掉工件表面的氧化物，而且氯化锌在高温中非常稳定，可以在工件表面形成结晶盐膜，覆盖在工件表面，保护工件不会被再次氧化。氟化铝增加助镀剂的流动性，增加工件基体与合金液的浸润性，促进合金液与工件的反应，提高镀层的致密度。氯化铈可以增加合金液与工件的浸润性，使镀层更加均匀，提高镀层的平整和美观性。乙醇可以加速助镀后工件表面溶剂的挥发，使工件能够快速干燥。柠檬酸即可以调节pH，又可以作为表面活性剂，提高镀层质量。助镀剂pH控制在4-5.5，pH＜4，助镀剂酸性太强，工件在助镀剂中会被腐蚀，生成亚铁离子，不仅无法起到助镀的作用还会破坏工件，pH越低对工件的破坏越明显。PH＞5.5，助镀剂为弱酸性或中性，工件表面会沉积有铁或锌的氧化物，降低工件表面活性，并阻碍合金液与工件表面的接触，使工件不能正常的进行浸镀，严重影响合金镀层的质量，选取最佳助镀pH5.0。
本发明具有以下优点：
本发明的助镀剂中不含氯化铵，在助镀过程中没有氨气产生，没有烟雾产生；镀层结合致密、形貌优良、结合强度高，能有效防止表面漏镀；可以在降低厚度的同时能够保证镀层的抗腐蚀性能，中性盐雾试验锈点出现时间最长达3500小时；本发明的助镀剂不含表面活性剂，可以长时间放置，成本低，可重复使用。本发明的助镀工艺流程简单，容易操作，易工业化生产制备。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受下述实施例的限制。
实施例 基体表面镀锌铝镁合金。
（1）将各基体（以Q345钢作为基体材料，使用机械切割法加工成50mm×50mm×5mm的片状试样）在70℃-95℃下，用15%wt NaOH溶液清洗去污除油，然后水洗；
（2）对步骤（1）处理后的基体，以10wt%的盐酸中酸洗3min除锈，除锈等级为不低于Sa21/2级，然后水洗；
（3）按照表1所示，分别称取氟铝酸钾、氯化锌、氟化铝、氯化铈以水溶解，混合搅拌均匀后加入乙醇，然后加水定容至1L；将上述溶液加热至80℃，然后以柠檬酸调节pH约5.0，得助镀剂样品s1-s5；然后，将步骤（2）处理后的基体分别浸入30-60s，取出后在120℃下烘干180s；
（4）将步骤（3）处理后的金属材料浸于温度为450℃的锌铝镁合金液（Zn-5%Al-2.5%Mg）中3min，即得表面镀锌铝镁合金的材料。
热浸镀过程没有烟雾产生，热浸镀后工件无漏镀、无节瘤，表面平整，镀色均匀。各助镀剂处理后工件镀层厚度为100-120μm，中性盐雾试验结果显示出现锈点时间3000-3500h。
表1 助镀剂配方（g/L）
。

Claims (8)

1.一种适用于热浸镀锌铝镁合金的助镀剂，其特征在于，由以下成分组分：氟铝酸钾2-14g/L，氯化锌250-500g/L，氟化铝0-20g/L，氯化铈30-70g/L，乙醇20-55mL/L，柠檬酸5-20g/L，其余为水；所述助镀剂的pH为4-5.5。
2.一种利用如权利要求1所述的助镀剂在基体表面镀锌铝镁合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将基体去污、除油；
（2）对步骤（1）处理后的基体表面进行除锈处理；
（3）将助镀剂加热至70℃-85℃，将步骤（2）处理后的基体浸入30-60s，取出烘干；
（4）将步骤（3）处理后的金属材料置于温度为400℃-490℃的锌铝镁合金液中3-5min，即得表面镀锌铝镁合金的材料。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述除油处理为于75℃-90℃下，用15%wt NaOH溶液清洗金属材料。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（2）中所述的除锈处理为10wt%的盐酸中酸洗3-5min。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（2）中所述的除锈等级为不低于Sa21/2级。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（3）中的烘干温度为120℃，烘干时间为30-180s。
7. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（4）中的锌铝镁合金液中，各组分质量分数为Zn 80-98.5％，Al 1-15％，Mg 0.5-5％。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（4）中的所得表面镀锌铝镁合金的材料的镀层厚度为80-125μm。
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